Репарация днк
Репарация (от лат. reparation - восстановление) – процесс восстановления первичной структуры ДНК, поврежденной в результате воздействия мутагенных факторов.
В клетках существуют различные «ремонтные» системы, устраняющие повреждения ДНК, вызванные облучением или химическими факторами. Обычно рассматривают три основных вида репарации:
фоторепарацию (фотореактивацию);
эксцизионную репарацию;
пострепликативную репарацию.
Лучше всего изучена репарация повреждений, вызванных ультрафиолетовыми лучами. При облучении ультрафиолетом между соседними пиримидиновыми основаниями одной цепи ДНК возникают димеры. Чаще всего димер Т-Т, т.е. вместо водородных связей между Т и А двух нуклеотидных цепей образуются связи Т-Т внутри одной цепи (рис.7.7).
Фоторепарация происходит при воздействии видимого света. При этом фермент ДНК-фотолигаза разделяет димер на мономеры и опять восстанавливает водородные связи Т-А межу комплементарными цепями
Эксцизионная и пострепликативная репарация не зависят от света, и поэтому её называют темновой репарацией.
Эксцизионная репарация заключается в узнавании повреждения ДНК, вырезании (эксцизии) поврежденного участка, в синтезе и вставке нового фрагмента.
Она протекает в 4 стадии:
Эндонуклеаза узнает поврежденный участок и рядом с ним разрывает нить ДНК.
Экзонуклеаза «вырезает» поврежденный участок
ДНК-полимераза на основе неповрежденной цепи, которая служит матрицей, за принципом комплементарности синтезирует новый фрагмент.
Лигаза соединяет свободные концы старой части цепи с концами вновь синтезированного фрагмента.
Рис 7.7. Репаративные процессы. А. Эксцизионная репарация (на примере Escherichiaсoli). Б. Пострепликативная репарация. В представленном при¬мере разрыв в одной молекуле ДНК закрывается путем SOS-репарации, причем возникает мутация (М.). Во второй молекуле ДНК разрыв может быть ; тоже заполнен путем SOS-репарации или закрыт путем рекомбинации с по-следующим репаративным синтезом, при котором матрицей служит интактная цепь ДНК. (По Böhme, Adler, с изменениями.)
Пострепликативная репарация включается в тех случаях, когда повреждения в ДНК, возникшие до её репликации, не устраняются.
Если димеры не будут устранены, то соответствующие основания не смогут выполнять роль матрицы и в этих местах во вновь синтезированной ДНК окажутся пропуски (разрывы). Путем обмена фрагментами (рекомбинации) между двумя двойными цепями ДНК продуктами репликации возможно образование одной нормальной двойной цепи (пострепликативная репарация).
Если повреждения на ДНК так тесно лежат друг возле друга, что пропуски перекрываются, тогда для заполнения пропусков включается другая «ремонтная» система – SOS репарация, способная синтезировать новую цепь ДНК на дефективной матрице. При этой системе репликации часто бывают ошибки и возникают мутации.
Рипаративные системы клетки играют важную роль в сохранении генетического гомеостаза, структурной и функциональной стабильности живых систем.